Research of stress-deformation state of worn and corroded sucker rod thread connection

• Autorzy: Kopey B. V. , Mykhailiyuk V. V.

Warianty tytułu

PL

Badanie stanu odkształcenia naprężeniowego zużytego i skorodowanego złącza gwintowanego żerdzi pompowej

• Konferencja: Ogólnopolskie Sympozjum Naukowo-Techniczne "Nowe osiągnięcia w badaniach inżynierii korozyjnej" (17 ; 27-29.11.2013 ; Jastrząb-Poraj, Polska)
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Threaded connections are responsible assemblies defining the reliability of sucker rod string. Despite the variety of their design, industrial materials analysis shows that breakages occur in rod body and threaded connections. In the process of lowering and lifting operations to replace the well pump is repeated screwing and unscrewing of sucker rods threaded joints, so the pin threads and couplings are worn. After analyzing the method of determining the amount of wear the pin threads for screwing and unscrewing, tightening the connection and breakout sucker rods, the proposed S. A. Babayan, it was found that the amount of thread wear during the makeup at 20 ... 30 times the thread wear when fastening and according to this method three last threads of practically no wear and deterioration of the first coil 10–12 times bigger then the wear of the last turns. The results of calculation correspond with the operation of wear of sucker rods in an industrial environment. To identify and compare the distribution of stresses in the sucker rods threaded connections using the developed computer ANSYS finite element axisymmetric models of new and worn standard threaded connections with a diameter of 19 mm were created. Screw connections were loaded by axial force and torque make-up. After analyzing the results of the simulation we concluded that an increase of wear of sucker rod stress distribution in pin thread becomes uniform, respectively, it has a positive effect on the durability of the threaded connection under cyclic dynamic loads. With further deterioration thread tension rising in the middle turns, and in extreme - are reduced, and the impact of further deterioration in the durability of the connection is negative. Also it have been found that at the limit wear of thread the maximum stresses are concentrated in the thread coupling, resulting in a fracture of her body.

PL

Połączenia gwintowe odpowiadają za trwałość i stabilność konstrukcji kolumny żerdzi pompowych. Pomimo różnorodności wersji konstrukcyjnych, analizy materiałów przemysłowych wykazują, że uszkodzenia powstają zarówno na żerdziach pompowych jak i na połączeniach gwintowych. Podczas prac związanych z podnoszeniem-opuszczaniem pompy w celu jej wymiany następuje wielorazowe skręcanie i rozkręcanie połączeń gwintowych żerdzi pompowych, na skutek czego następuje zużycie gwintów złączek i muf. Po przeprowadzeniu analizy zaproponowanej przez S.A. Babayana metody określenia zużycia gwintu złączek podczas skręcania-rozkręcania, dokręcania oraz demontażu żerdzi pompowych ustalono, że zużycie gwintu podczas skręcania jest 20 do 30 razy większe niż podczas dokręcania. Wg danej metody trzy ostatnie zwoje gwintu praktycznie się nie zużywają, a zużycie pierwszego zwoju jest 10 do 12 razy większe niż zużycie ostatnich zwojów. Otrzymane wyniki odpowiadają danym zużycia podczas eksploatacji połączeń gwintowych żerdzi pompowych w warunkach przemysłowych. W celu ujawnienia i porównania rozkładu naprężeń w połączeniach gwintowych żerdzi pompowych w środowisku ANSYS zostały opracowane komputerowe osiowosymetryczne modele metodą elementόw skończonych nowych oraz zużytych standardowych połączeń gwintowych o średnicy 19 mm. Połączenia gwintowe zostały obciążone siłą osiową oraz momentem dokręcenia. Na podstawie analizy wyników modelowania można wnioskować, że wraz ze zwiększeniem zużycia połączenia gwintowego żerdzi pompowej rozdział naprężeń w wgłębieniach gwintu złączki staje się bardziej równomierny, co ma pozytywny wpływ na wydłużenie okresu eksploatacji połączenia gwintowego w warunkach dynamicznego obciążenia cyklicznego. Podczas dalszego zużycia gwintu w średnich zwojach naprężenia wzrastają, a w skrajnych – zmniejszają się, co ma negatywny wpływ na okres eksploatacji połączenia gwintowego. Ustalono również, że przy granicznym zużyciu połączenia gwintowego maksymalne naprężenia są skoncentrowane w wgłębieniu zwoju gwintu złączki, na skutek czego następuje zniszczenie złączki.

Słowa kluczowe

EN

sucker rod; threaded connections; coil; wear; corrosion; FEM; stress

PL

żerdź pompowa; połączenie gwintowe; zwój; zużycie; metoda elementów skończonych; naprężenia

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Ochrona przed Korozją
• Rocznik: 2013
• Tom: nr 11
• Strony: 519--524
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Kopey B. V.

• IFNTUOG, Ivano-Frankivsk, Ukraine

autor

Mykhailiyuk V. V.

• IFNTUOG, Ivano-Frankivsk, Ukraine

Bibliografia

• 1. V.B. Kopey, doctor’s thesis, Ivano-Frankivsk National University of Oil and Gas, 2004.
• 2. I.Ł. Fayerman, Sucker rods for deep-well pumps, Aznefteizdat, Baku 1955.
• 3. I.M. Muravyov, I.T. Mishchenko, Pumping well operation abroad, Nedra Press, Moscou 1967.
• 4. S.A. Babayan, National Academy of Science of Armenia and Armenian State Engeenering University, Series of Technical Science 2 (2007) 30.
• 5. I.A. Birger, G.B. Iosilevich, Mashinostroenie 1990.
• 6. GOST 13877-96 Sucker Road and sucker coupling – Specifi cations.
• 7. G. Rishmuller, H. Mayer, Extration von Öil Gestängepumpen, Voest-Alpine 1988.
• 8. M.N. Persyancev, Oil production in the difficult conditions, Nedra-Business center 2000.
• 9. V.B. Kopey et al., Rozvidka ta rozrobka naftovyh i gazovyh rodovyshch 25, 4 (2007) 132.